Page 91 - 《橡塑技术与装备》2019年21期（11月上半月橡胶）

工艺与设备 高雄·基于 ACS800-01 变频器的冷喂料挤出机直流驱动系统改造

2 传统直流驱动系统 则交流电机参数如表 2 所示。
传统的冷喂料挤出机电气系统由加热温控模块、 表 2 交流电机参数
直流调速模块和电机组成，工艺要求 0~2 000 r/min 电机类型 额定功率 /kW 额定电压 /V 额定频率 /Hz 电机极数
交流电机 110 380 V 60 4
的调速范围， 恒转矩区为 950 r/min 以下，恒功率区
为 950 r/min 以上。直流调速系统主要采用调压调速， 3.2 变频器的选型
通过调节电枢电压可实现无级调速。直流电机参数如 考虑足够的安全裕量及可靠性，变频器需要在零
速满额定负载启动，启动转矩应不小于 1.5 倍额定转
表 1 所示。图 1 所示为转矩特性曲线，额定转速时负
载转矩为 444 N.m, 启动转矩为 532 N.m。 矩，且能够满足 1.5 倍额定负载时一分钟过载能力。
表 1 直流电机的具体参数 如上分析，变频器选型如下 ：重载时输出额定功率是
电机型号 BS4999 110 kW。基于原拖动直流电机参数和驱动负载的具体
额定功率 /kW 93 速度范围 /(r . min) 0~2 000
额定电压 /V 440 额定转矩 /N . m 465 情况，选择 ACS800-01 变频器，其采用直接转矩控
额定电流 /A 233 启动转矩 /N . m 372 制（DTC）；利用 12 脉波调制方法以减小变频器对电
网谐波影响，并且配置有交流进线谐波抑制器 ；电磁
兼容（EMC）装置可减少变频器对周围电子设备的干
扰及影响。
3.3 ACS800-01 变频器的特点及优势
ABB 工业传动 [12~13] 适用于工业过程控制领域，
在满足高保护特性的同时，具有优异的可靠性。ABB
图 1 转矩特性曲线图
工业传动按照电流额定值来设计，可应用于高过载能
3 基于 ACS800-01 变频器的交流驱动 力的场合，其传动核心是 DTC。
系统方案 本文采用 ABB 公司生产的 ACS800-01 变频器，
3.1 交流电机的选型 最大功率为 200 kW，用于控制低压交流电机。其特
根据驱动系统的性能指标，革新后的交流驱动系 点及优势 [14] ：
统必须和原负载匹配，故交流电机的选型非常重要。 （1）零速满转矩。在无码盘或有码盘运行时，电
其选型考虑如下 ： 机在零速可输出额定转矩。
（1）额定功率大于负载功率 ； （2）大启动转矩能力。ACS800-01 能提供可靠
（2）额定及启动转矩大于负载及启动转矩 ； 平滑的启动转矩，且最大启动转矩可达 2 倍额定转矩。
（3）最大转速大于负载最大转速 ； （3） 速度控制精度高。转速动态误差闭环时
（4）考虑电机的温升和绝缘性。 0.1%、开环时为 0.3%，静态精度为 0.01%。
直流调速通过电枢电压来调速，一般工作在恒转 （4）启动快速。系统可在 0.48 s 内快速起动，且
矩区。实际生产工况要求工作过程为恒转矩区，因此 能快速检测出电机状态。
交流电机相关参数可根据直流电机和其负载工况决定： 在生产过程中，挤出机的负载是不断变化的，因
（1）直流电机额定转矩 ： T N =444 N.m ； 此电机需对负载变化具有快速性和抗干扰性，而且在
（2）直流电机启动转矩 :T s =532 N.m ； 低频启动时，因螺杆较大的惯量，所需的启动转矩也
（3）直流电机最大输出转矩 :T max =754 N.m。 较大，尤其在无编码器时，会造成启动过流。针对上
则交流电机的选型为 ： 述工况，ACS800-01 变频器的以上特点均可满足挤
（1）转速范围 ： 0~2 000 r/min ； 出机的性能和驱动要求。
（2）交流电机额定转矩不小于 444 N.m ； 3.4 交流拖动系统的改造
（3）交流电机启动转矩不小于 532 N.m ； 根据挤出机对电机的要求及实际工况，驱动系统
（4）交流电机最大转矩不小于 754 N.m。 由 110 kW 的 ACS800-01 变 频 器、 后 台 系 统 及 保 护
为了确保在堵转和重载启动等异常工况下，电机 系统组成。图 2 是交流变频驱动挤出机系统框图。启
仍能够满足工艺输出要求，通过选取一定的计算裕量， 动时，后台控制系统输出开机和 4-20MA 速度信号至

年
2019 第 45 卷 ·31·